[发明专利]GRIN光纤探针及其制作方法、聚焦性能检测装置和检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，尤其是生物医学成像系统小型化研究中的GRIN光纤探针及其制作方法、聚焦性能检测装置和检测方法。

背景技术

光学探头是检测生物组织特性的光学相干层析技术(Optical Coherence Tomography，OCT)中的一个关键部件，主要用于输出光源信号并收集携带生物组织信息的检测信号。基于自聚焦透镜（gradient-index lens）的小型化光学探头的研制是使OCT系统用于内窥镜环境一个重大难题，其中，GRIN光纤探针（gradient-index fiber probe）的制作及其聚焦性能的检测是一个关键技术。

目前，基于自聚焦透镜的光学探头的尺寸在数毫米量级，在胃肠道和动脉血管等相对较大组织或器官的诊断中具有应用价值，但不适于深层、狭小组织或器官（如心血管）的成像检测，这需要研制与生物组织机械相容性好的超小光学探头。另外，超小光学探头的聚焦性能是用于OCT成像检测的关键指标，但因光学探头尺寸超小，光束聚焦的位置距离探针输出端面的距离很短，并且聚焦光斑尺寸很小，目前的光束质量检测仪器不能用来直接检测超小光学探头的聚焦性能。

一个典型的超小光学探头应是与生物组织机械相容性好的全光纤型超小探针（尺寸在0.1mm量级），其聚焦性能的检测装置应包括光源、探针夹具、显微物镜、光导管以及CCD和计算机等组成部分，而目前的光学探头尚未做到全光纤型，其性能检测仪器无法用来直接进行超小光学探头聚焦高斯光束的束腰位置和束腰大小的检测，本发明正是针对这一关键技术进行展开的。

发明内容

本发明的目的在于克服目前的光学探头尺寸不能达到0.1mm量级以及光束质量检测仪器不能直接检测超小光学探头聚焦性能等方面的问题，提供一种GRIN光纤探针及其制作方法、聚焦性能检测装置和检测方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种GRIN光纤探针，包括一段单模光纤、一段无芯光纤和一段多模光纤，其特征是：所述单模光纤、无芯光纤和多模光纤依次连接成一体构成超小光学探头。

GRIN光纤探针制作用的光纤可采用台湾卓越光纤有限公司（Prime Optical Fiber Corporation, Taiwan）生产的型号为NCF125的无芯光纤以及型号为MMF125的多模光纤。

一种上述GRIN光纤探针的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）单模光纤一端装配FC/APC标准接口，一端与无芯光纤焊接在一起；

（2）把焊接后的单模光纤和无芯光纤放到专用光纤切割机上，借助于显微镜进行无芯光纤切割，使其保留至预设长度；

（3）采取与步骤（1）-（2）相同的步骤，把无芯光纤与多模光纤焊接在一起，并切割多模光纤至预设长度，完成GRIN光纤探针的制作；

 以上步骤中用到的光纤焊接机采用日本古河电器工业株式会社制造商生产的型号为S117A的Fusion Splicer熔接机，光纤切割机采用美国PK Technology制造商生产的型号为FKⅡ-4的Fiber Cleaver切割机，显微镜采用中国上海宙山精密光学仪器有限公司生产的型号为XTL-2400的体视显微镜。

一种GRIN光纤探针聚焦性能检测装置，用于检测上述的GRIN光纤探针，包括光源、光纤、探针夹具、GRIN光纤探针、显微物镜、光导管、CCD和计算机，其特征是：所述光源发出的光束经光纤接到GRIN光纤探针进口，GRIN光纤探针由探针夹具夹持定位，使其出口对准显微物镜，显微物镜经光导管连接CCD，CCD的输出连接到计算机。

一种上述GRIN光纤探针聚焦性能检测方法，采用上述GRIN光纤探针的聚焦性能检测装置进行检测，其特征是：把GRIN光纤探针固定于探针夹具上，有FC/APC接口的一端连接光源，另一端正对显微物镜，光源发出高斯光束，该光束通过GRIN光纤探针聚焦后由显微物镜进行光束尺寸放大，并通过光导管后由CCD进行图像采集，最后在计算机中分析和判断束腰位置距离探针输出面的长度以及束腰光斑大小。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：将无芯光纤焊接在单模光纤和多模光纤之间，克服了单模光纤模场直径小的缺陷，因而改善了探针的聚焦性能；在聚焦性能检测时，通过利用显微物镜对光束进行放大后，再通过光导管输入到CCD靶面上，使光源、GRIN光纤探针、物镜、光导管、CCD和计算机有机结合，实现了对超小GRIN光纤探针聚焦性能的精确检测和分析，而且操作容易、便捷。